JP2023006659A - マルチコア光ファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】本開示のマルチコア光ファイバは、コア間クロストークの抑制効果を改善することを目的とする。【解決手段】本開示のマルチコア光ファイバは、コア屈折率及びコア半径の異なる二種別以上のコアをクラッド内にそれぞれ１以上有し、前記種別ごとにコア中心－クラッド端距離が異なることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本開示は、クラッド内に複数のコアを配置したマルチコア光ファイバに関するものである。

近年、光伝送容量の拡大のために、空間分割多重技術が検討されている。その中でも、１本の光ファイバのクラッド内に複数のコアを配置するマルチコア光ファイバは、飛躍的な大容量化が期待されている。従来、マルチコア光ファイバでは、複数のコアは正方格子上や六方最密格子上に配置されている。

一方、マルチコア光ファイバでは、隣接コア間の信号干渉であるコア間クロストークが伝送容量の制限要因となっている。このコア間クロストークを低減する方法が各種検討されている。これらの検討では、構造の異なるコアを隣接させる異種マルチコア光ファイバは、コア間クロストークを低減する効果の高いことが確認されている（例えば、非特許文献１参照。）。

Ｙ． Ａｍｍａ ｅｔ ａｌ．， "Ｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙ Ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ Ｆｉｂｅｒ ｗｉｔｈ Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｃｏｒｅ Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ"， Ｉｎ ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＯＦＣ ２０１５， Ｔｈ４Ｃ．４ （２０１５）

しかしながら、従来のマルチコア光ファイバでは、光の閉じ込めの強いコアＡ及び光の閉じ込めの弱いコアＢを含んでいても、コア中心－クラッド端距離は光の閉じ込めの弱いコアＢに最適化されるため、コア間クロストークの抑制効果が限定的であった。

図１を用いて説明する。図１は関連するマルチコア光ファイバの構造を示す。図１において、２０はマルチコア光ファイバ、２１はクラッドである。マルチコア光ファイバ２０のクラッド２１内に、複数の光の閉じ込めの強いコアＡ（白色の丸）及び複数の光の閉じ込めの弱いコアＢ（灰色の丸）が、交互に六方最密格子上に配置されている。コア中心－クラッド端距離Ｔｏｐｔとして、光の閉じ込めの弱いコアＢに最適なコア中心－クラッド端距離Ｔｃ（Ｂ）が設定される。このため、光の閉じ込めの強いコアＡに最適なコア中心－クラッド端距離Ｔｃ（Ａ）＜Ｔｏｐｔとなり、コア間クロストークの抑制効果が限定的となる課題があった。

本開示は、上記事情に着目してなされたもので、マルチコア光ファイバのコア間クロストークの抑制効果を改善することを目的とする。

マルチコア光ファイバの二種別以上のコアを、コアの各種別に適したコア中心－クラッド端距離に配置することとした。

具体的には、本開示のマルチコア光ファイバは、
コア屈折率又はコア半径の異なる二種別以上のコアをクラッド内にそれぞれ１以上有し、
前記コアの種別ごとにコア中心－クラッド端距離が異なることを特徴とする

具体的には、本開示のマルチコア光ファイバは、前記コアのうち、光の閉じ込めの強いコアのコア中心－クラッド端距離が、光の閉じ込めの弱いコアのコア中心－クラッド端距離より短いことを特徴とする。

具体的には、本開示のマルチコア光ファイバは、前記コアの種別ごとに格子間隔の異なる六方最密格子上に配置されていることを特徴とする。

具体的には、本開示のマルチコア光ファイバは、前記コアの種別ごとに格子間隔の異なる正方格子上に配置されていることを特徴とする。

具体的には、本開示のマルチコア光ファイバは、前記コアの種別ごとに半径の異なる円環上に等間隔で配置されていることを特徴とする。

具体的には、本開示のマルチコア光ファイバは、
前記クラッドの直径が１２５μmであり、
二種別のコアが３個ずつ配置され、
前記各コアのＬＰ０１モードの波長１５５０ｎｍにおける光の実効断面積が８０μｍ^２以上であり、
前記各コアのＬＰ０１モードの波長１５５０ｎｍにおけるコア間クロストークが－４０ｄＢ／ｋｍ以下であり、
前記各コアのＬＰ０１モードの波長１５６５ｎｍにおける過剰損失が０．０１ｄＢ／ｋｍ以下であり、
前記各コアのＬＰ１１モードのカットオフ波長が１５３０ｎｍ以下であることを特徴とする。

具体的には、本開示のマルチコア光ファイバは、
前記クラッドの直径が１２５μmであり、
二種別のコアが４個ずつ配置され、
前記各コアのＬＰ０１モードの波長１５５０ｎｍにおける光の実効断面積が８０μｍ^２以上であり、
前記各コアのＬＰ０１モードの波長１５５０ｎｍにおけるコア間クロストークが－１９ｄＢ／ｋｍ以下であり、
前記各コアのＬＰ０１モードの波長１５６５ｎｍにおける過剰損失が０．０１ｄＢ／ｋｍ以下であり、
前記各コアのＬＰ１１モードのカットオフ波長が１５３０ｎｍ以下であることを特徴とする。

本開示のマルチコア光ファイバは、コア間クロストークの抑制効果を改善することができる。

関連するマルチコア光ファイバの構造を示す図である。 本開示のマルチコア光ファイバの構造の一例を示す図である。 本開示のマルチコア光ファイバの構造の一例を示す図である。 本開示のマルチコア光ファイバの構造の一例を示す図である。 本開示のマルチコア光ファイバの構造の一例を示す図である。 本開示のマルチコア光ファイバの特性の一例を示す図である。 本開示のマルチコア光ファイバの特性の一例を示す図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
本開示のマルチコア光ファイバの構造の一例を図２に示す。図２において、１０はマルチコア光ファイバ、１１はクラッドである。ここでは、一例としてコア屈折率、コア半径が異なる二種別のコアを配した構成で示す。コア半径が大きいほど、光の閉じ込めが強く、コア屈折率が大きいほど、光の閉じ込めが強い。コア屈折率及びコア半径のいずれか、又は両方を調整して、所望の光の閉じ込めを実現する。コアＢ（灰色の丸）はコアＡ（白色の丸）と比較して光の閉じ込めが弱いとき、コアＡおよびコアＢにおいて十分な低損失性を保障するコアＡのコア中心‐クラッド端距離Ｔｃ（Ａ）およびコアＢのコア中心‐クラッド端距離Ｔｃ（Ｂ）に対して、Ｔｃ（Ａ）＜Ｔｃ（Ｂ）となる。

本開示のマルチコア光ファイバでは、コアＡおよびコアＢをコア中心‐クラッド端距離がそれぞれＴｃ（Ａ）およびＴｃ（Ｂ）となるように配置する。ここでは、コアＡおよびコアＢをコア中心‐クラッド端距離がそれぞれＴｃ（Ａ）およびＴｃ（Ｂ）となるように配置したが、それぞれ、それ以上の距離に配置してもよい。

本開示のマルチコア光ファイバでは、コアの種別ごとに最適なコア中心‐クラッド端距離で配置することにより、コア間の距離に余裕が生じるため、コア間クロストークの抑制効果を改善することができる。

（実施形態２）
本開示のマルチコア光ファイバの構造の一例を図３に示す。図３において、１０はマルチコア光ファイバ、１１はクラッドである。ここでは、一例としてコア屈折率、コア半径が異なる二種別のコアを配置している。コアＢ（灰色の丸）はコアＡ（白色の丸）と比較して光の閉じ込めが弱いとき、コアＡおよびコアＢにおいて十分な低損失性を保障するコアＡのコア中心‐クラッド端距離Ｔｃ（Ａ）およびコアＢのコア中心‐クラッド端距離Ｔｃ（Ｂ）に対して、はＴｃ（Ａ）＜Ｔｃ（Ｂ）となる。

光の閉じ込めの強い３個のコアＡを格子間隔の広い六方最密格子上に、光の閉じ込めの弱い３個のコアＢを格子間隔の狭い六方最密格子上に配置する。格子間隔の広い六方最密格子と格子間隔の狭い六方最密格子は同じ傾きを持ち、コアＡとコアＢを角度方向に交互に配置する。ここでは、コアＡおよびコアＢをコア中心‐クラッド端距離がそれぞれＴｃ（Ａ）およびＴｃ（Ｂ）となるように配置したが、それぞれ、それ以上の距離に配置してもよい。また、二種別のコアの配置を示したが、三種別以上のコアの配置としてもよい。

光の閉じ込めの強い６個のコアＡを格子間隔の広い六方最密格子上に、光の閉じ込めの弱い６個のコアＢを格子間隔の狭い六方最密格子上に配置する場合は、格子間隔の広い六方最密格子と格子間隔の狭い六方最密格子は３０度の傾きを持って、コアＡとコアＢを各六方最密格子上に配置する。また、格子間隔の異なる六方最密格子を３以上としてもよい。

本開示のマルチコア光ファイバでは、コアの種別ごとに最適なコア中心‐クラッド端距離で配置することにより、コア間の距離に余裕が生じるため、コア間クロストークの抑制効果を改善することができる。

（実施形態３）
本開示のマルチコア光ファイバの構造の一例を図４に示す。図４において、１０はマルチコア光ファイバ、１１はクラッドである。ここでは、一例としてコア屈折率、コア半径が異なる二種別のコアを配置している。コアＢ（灰色の丸）はコアＡ（白色の丸）と比較して光の閉じ込めが弱いとき、コアＡおよびコアＢにおいて十分な低損失性を保障するコアＡのコア中心‐クラッド端距離Ｔｃ（Ａ）およびコアＢのコア中心‐クラッド端距離Ｔｃ（Ｂ）に対して、はＴｃ（Ａ）＜Ｔｃ（Ｂ）となる。

光の閉じ込めの強い５個のコアＡを格子間隔の広い正方格子上及び中心に、光の閉じ込めの弱い４個のコアＢを格子間隔の狭い正方格子上に配置する。格子間隔の広い正方格子と格子間隔の狭い正方格子は４５度の傾きを持ち、コアＡとコアＢを角度方向に交互に配置する。ここでは、コアＡおよびコアＢをコア中心‐クラッド端距離がそれぞれＴｃ（Ａ）およびＴｃ（Ｂ）となるように配置したが、それぞれ、それ以上の距離に配置してもよい。また、二種別のコアの配置を示したが、三種別以上のコアの配置としてもよい。

図４では、マルチコア光ファイバ１０の中心にコアＡを配置したが、中心にコアを配置しなくてもよい。また、格子間隔の異なる正方格子を３以上としてもよい。

本開示のマルチコア光ファイバでは、コアの種別ごとに最適なコア中心‐クラッド端距離で配置することにより、コア間の距離に余裕が生じるため、コア間クロストークの抑制効果を改善することができる。

（実施形態４）
本開示のマルチコア光ファイバの構造の一例を図５に示す。図５において、１０はマルチコア光ファイバ、１１はクラッドである。ここでは、一例としてコア屈折率、コア半径が異なる二種別のコアを配置している。コアＢ（灰色の丸）はコアＡ（白色の丸）と比較して光の閉じ込めが弱いとき、コアＡおよびコアＢにおいて十分な低損失性を保障するコアＡのコア中心‐クラッド端距離Ｔｃ（Ａ）およびコアＢのコア中心‐クラッド端距離Ｔｃ（Ｂ）に対して、はＴｃ（Ａ）＜Ｔｃ（Ｂ）となる。

光の閉じ込めの強い４個のコアＡを半径の大きい円環上に等間隔で、光の閉じ込めの弱い４個のコアＢを半径の小さい円環上に等間隔で配置する。コアＡとコアＢを角度方向に交互に配置する。ここでは、コアＡおよびコアＢをコア中心‐クラッド端距離がそれぞれＴｃ（Ａ）およびＴｃ（Ｂ）となるように配置したが、それぞれ、それ以上の距離に配置してもよい。また、二種別のコアの配置を示したが、三種別以上のコアの配置としてもよい。

図５では、４個のコアＡおよび４個のコアＢを配置したが、それぞれ５以上配置してもよい。また、マルチコア光ファイバ１０の中心に配置してもよい。図５の場合は、コアＡをマルチコア光ファイバ１０の中心に配置することになる。

本開示のマルチコア光ファイバでは、コアの種別ごとに最適なコア中心‐クラッド端距離で配置することにより、コア間の距離に余裕が生じるため、コア間クロストークの抑制効果を改善することができる。

（実施形態５）
本開示のマルチコア光ファイバの特性の一例を図６に示す。図３に係るマルチコア光ファイバで、コア半径、コア屈折率の異なる二種別のコアを３個ずつ配置する６コア構成について、波長１５５０ｎｍでＴｃ（Ｂ）に対するコア間クロストークの特性の一例を示す。ここで、Ｔｃ（Ａ）＝３０μｍとしている。クラッドの直径は１２５μｍである。

各コアのコア半径、コア屈折率は、各コアのＬＰ０１モードの波長１５５０ｎｍにおける光の実効断面積が８０μｍ^２以上であり、各コアのＬＰ０１モードの波長１５６５ｎｍにおける過剰損失が０．０１ｄＢ／ｋｍ以下であり、各コアのＬＰ１１モードのカットオフ波長が１５３０ｎｍ以下となるように設定されている。コアＢはコアＡと比較して規格化周波数が小さい。Ｔｃ（Ｂ）＝３０μｍは従来の異種マルチコア光ファイバであり、３７μｍ ≧Ｔｃ（Ｂ）≧３２ μｍとすることでクロストークが－４０ｄＢ／ｋｍ以下となる。

本開示のマルチコア光ファイバでは、異なるＴｃ（Ａ）およびＴｃ（Ｂ）とすることで、従来の異種マルチコア光ファイバと比較してコア間クロストークの抑制効果を改善することができる。ここでは、波長１５６５ｎｍでの過剰損失が０．０１ｄＢ／ｋｍとなるコア構造としているが、コア構造を最適化し、波長１６２５ｎｍでの過剰損失が０．０１ｄＢ／ｋｍとなる構成も可能である。

（実施形態６）
本開示のマルチコア光ファイバの特性の一例を図７に示す。図５に係るマルチコア光ファイバで、コア半径、コア屈折率の異なる二種別のコアを４個ずつ配置する８コア構成について、波長１５５０ｎｍでＴｃ（Ｂ）に対するコア間クロストークの特性の一例を示す。ここで、Ｔｃ（Ａ）＝３０μｍとしている。クラッドの直径は１２５μｍである。

各コアのコア半径、コア屈折率は、各コアのＬＰ０１モードの波長１５５０ｎｍにおける光の実効断面積が８０μｍ^２以上であり、各コアのＬＰ０１モードの波長１５６５ｎｍにおける過剰損失が０．０１ｄＢ／ｋｍ以下であり、各コアのＬＰ１１モードのカットオフ波長が１５３０ｎｍ以下となるように設定されている。コアＢはコアＡと比較して規格化周波数が小さい。Ｔｃ（Ｂ）＝３０μｍは従来の異種マルチコア光ファイバであり、３７μｍ ≧Ｔｃ（Ｂ）≧３２ μｍとすることでクロストークが－１９ｄＢ／ｋｍ以下となる。

本開示のマルチコア光ファイバでは、異なるＴｃ（Ａ）およびＴｃ（Ｂ）とすることで、従来の異種マルチコア光ファイバと比較してコア間クロストークの抑制効果を改善することができる。ここでは、波長１５６５ｎｍでの過剰損失が０．０１ｄＢ／ｋｍとなるコア構造としているが、コア構造を最適化し、波長１６２５ｎｍでの過剰損失が０．０１ｄＢ／ｋｍとなる構成も可能である。

以上説明したように、本開示のマルチコア光ファイバは、従来の異種マルチコア光ファイバと比較してコア間クロストークの抑制効果を改善することができる。

本開示は情報通信産業に適用することができる。

１０：マルチコア光ファイバ
１１：クラッド
２０：マルチコア光ファイバ
２１：クラッド

Claims (7)

1. コア屈折率又はコア半径の異なる二種別以上のコアをクラッド内にそれぞれ１以上有し、
   前記コアの種別ごとにコア中心－クラッド端距離が異なることを特徴とするマルチコア光ファイバ。
2. 前記コアのうち、光の閉じ込めの強いコアのコア中心－クラッド端距離が、光の閉じ込めの弱いコアのコア中心－クラッド端距離より短いことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ。
3. 前記コアの種別ごとに格子間隔の異なる六方最密格子上に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチコア光ファイバ。
4. 前記コアの種別ごとに格子間隔の異なる正方格子上に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチコア光ファイバ。
5. 前記コアの種別ごとに半径の異なる円環上に等間隔で配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチコア光ファイバ。
6. 前記クラッドの直径が１２５μmであり、
   二種別のコアが３個ずつ配置され、
   前記各コアのＬＰ０１モードの波長１５５０ｎｍにおける光の実効断面積が８０μｍ^２以上であり、
   前記各コアのＬＰ０１モードの波長１５５０ｎｍにおけるコア間クロストークが－４０ｄＢ／ｋｍ以下であり、
   前記各コアのＬＰ０１モードの波長１５６５ｎｍにおける過剰損失が０．０１ｄＢ／ｋｍ以下であり、
   前記各コアのＬＰ１１モードのカットオフ波長が１５３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３又は５に記載のマルチコア光ファイバ。
7. 前記クラッドの直径が１２５μmであり、
   二種別のコアが４個ずつ配置され、
   前記各コアのＬＰ０１モードの波長１５５０ｎｍにおける光の実効断面積が８０μｍ^２以上であり、
   前記各コアのＬＰ０１モードの波長１５５０ｎｍにおけるコア間クロストークが－１９ｄＢ／ｋｍ以下であり、
   前記各コアのＬＰ０１モードの波長１５６５ｎｍにおける過剰損失が０．０１ｄＢ／ｋｍ以下であり、
   前記各コアのＬＰ１１モードのカットオフ波長が１５３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４又は５に記載のマルチコア光ファイバ。
   
   
   

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